JP4243467B2 - 回折光学素子、並びに、その製造方法及びそれを用いた光学ヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折光学素子、並びに、その製造方法及びそれを用いた光学ヘッドに関する。特に、本発明は、０．３５μｍ〜０．４５μｍの波長の光が入射した場合には実質上０次の回折光を出射し、０．６μｍ〜０．７μｍの波長の光が入射した場合には実質上１次の回折光を出射する回折光学素子、並びに、その製造方法及びそれを用いた光学ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤色波長の光が入射した場合に実質上０次の回折光（透過光）を出射し、それよりも長波長である赤外波長の光が入射した場合に実質上−１次の回折光を出射する、断面が４レベルの階段形状を有する回折光学素子が、特許文献１に開示されている。また、当該特許文献１には、その回折光学素子を用いた光学ヘッドも同じく開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３０４７３５１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、紫色波長と赤色波長の両波長の光に対して、特許第３０４７３５１号公報に開示されている技術を適用しても、短波長である紫色波長の光が入射した場合に実質上０次の回折光（透過光）を出射し、それよりも長波長である赤色波長の光が入射した場合に実質上−１次の回折光を出射する回折光学素子を実現することはできない。
【０００５】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、０．３５μｍ〜０．４５μｍの第１の波長λ１の光が入射した場合に実質的に０次の回折光を出射し、０．６μｍ〜０．７μｍの第２の波長λ２の光が入射した場合に実質的に１次の回折光を出射する複数波長対応の回折光学素子において、特に、第１の波長λ１の光の透過効率（０次回折効率）に優れた回折光学素子、並びに、その製造方法及びそれを用いた光学ヘッドを提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明に係る回折光学素子の構成は、基板と、前記基板上に形成されたグレーティング部とを備えた回折光学素子であって、前記グレーティング部の断面は、実質的に４レベル、５レベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状であり、前記グレーティング部の階段形状のレベル数をｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前記グレーティング部の屈折率をｎとしたとき、前記グレーティング部の溝の深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）で表記され、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光が入射した場合に実質上０次の回折光を出射し、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光が入射した場合に実質上１次の回折光を出射し、前記グレーティング部の周期Λが、前記第１の波長λ１の２０倍以上であることを特徴とする。
【０００７】
この回折光学素子の構成によれば、短波長である紫色波長の光が入射した場合に実質上０次の回折光（透過光）を出射し、それよりも長波長である赤色波長の光が入射した場合に実質上１次の回折光を出射する複数波長対応の回折光学素子において、短波長である第１の波長λ１の光の透過効率に優れた回折光学素子を実現することができる。
【０００８】
また、前記本発明の回折光学素子の構成においては、０．７５μｍ≦λ３≦０．８５μｍを満たす第３の波長λ３の光が入射した場合には実質上０次の回折光を出射するのが好ましい。
【０００９】
また、前記本発明の回折光学素子の構成においては、前記グレーティング部の周期Λが、前記第２の波長λ２の２０倍以上であるのが好ましい。この好ましい例によれば、第２の波長λ２の光の１次回折効率を高くすることができる。
【００１０】
また、前記本発明の回折光学素子の構成においては、前記グレーティング部の屈折率が２以上であるのが好ましい。この好ましい例によれば、光利用効率（０次回折効率や１次回折効率）を向上させることができる。また、この場合には、前記グレーティング部の材料が、酸化タンタル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸化ニオブ及びガリウムリンからなる群から選ばれる１つあるいはそれを主成分とするものであるのが好ましい。また、この場合には、前記グレーティング部の材料が、酸化タンタル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸化ニオブ及びガリウムリンからなる群から選ばれる１つを主成分とするものであり、副成分として、チタン、ニオブ、タンタル及びリチウムからなる群から選ばれる少なくとも１つを含むのが好ましい。
【００１１】
また、前記本発明の回折光学素子の構成においては、前記グレーティング部の階段形状のレベル数をｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前記グレーティング部の屈折率をｎとしたとき、前記グレーティング部は、２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）よりも厚くなるように前記基板上に薄膜を堆積し、前記薄膜を加工して形成したものであり、前記グレーティング部の溝の深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）で表記されるのが好ましい。この好ましい例によれば、基板とグレーティング部を同じ材料にする必要はないので、設計の自由度が高くなる。また、エッチングする際の薄膜のエッチングレートを一定にして、グレーティング部の溝の深さの精度を向上させることができる。
また、本発明に係る回折光学素子の製造方法は、前記本発明の回折光学素子の製造方法であって、前記グレーティング部の階段形状のレベル数をｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前記グレーティング部の屈折率をｎとしたとき、２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）よりも厚くなるように前記基板上に薄膜を堆積し、前記グレーティング部の溝の深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）となるよう前記薄膜を加工して前記グレーティング部を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光学ヘッドの第１の構成は、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記光源と前記対物レンズとの間の前記両波長の光の共通光路中に配置された前記本発明の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光は前記対物レンズによって前記第１の情報記録媒体に集光され、前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は前記対物レンズによって前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光学ヘッドの第２の構成は、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記両波長の光の共通光路中に配置された前記本発明の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、前記対物レンズから出射された前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光は前記第１の情報記録媒体に集光され、前記対物レンズから出射された前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光学ヘッドの第３の構成は、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する第１及び第２のレンズからなる対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間の光路中に配置された前記本発明の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、前記第１のレンズから出射された前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光は前記第２のレンズによって前記第１の情報記録媒体に集光され、前記第１のレンズから出射された前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は前記第２のレンズによって前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする。
【００１５】
また、前記本発明の光学ヘッドの第１〜第３の構成においては、前記回折光学素子は、第２の波長λ２の光に対して前記対物レンズが有する球面収差と、前記対物レンズからの前記第２の波長λ２の光に対応する出射光が前記第２の情報記録媒体の前記第２の透明保護層を透過する際に生じる球面収差との和を補正するのが好ましい。この好ましい例によれば、第２の波長λ２の光を第２の情報記録媒体に良好に集光させることができる。
【００１６】
また、前記本発明の光学ヘッドの第１〜第３の構成においては、前記対物レンズから前記第１の情報記録媒体までのワーキングディスタンスよりも、前記対物レンズから前記第２の情報記録媒体までのワーキングディスタンスの方が小さいのが好ましい。
【００１７】
また、前記本発明の光学ヘッドの第１〜第３の構成においては、前記対物レンズから前記第１の情報記録媒体までのワーキングディスタンスよりも、前記対物レンズから前記第２の情報記録媒体までのワーキングディスタンスの方が大きいのが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る光学ヘッドの第４の構成は、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射する第２の光源と、第１の情報記録媒体もしくは第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記光源と前記対物レンズとの間の前記両波長の光の共通光路中に配置された前記本発明の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光は前記対物レンズによって前記第１の情報記録媒体に集光され、前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は、前記第１の波長λ１の光と実質的に光軸を同じにされた後、前記対物レンズによって前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態における回折光学素子について、図１を用い、座標軸を図のようにとって、詳細に説明する。図１Ａは本発明の第１の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ'断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態の回折光学素子８ａは、基板１ａと、基板１ａ上に形成されたグレーティング部２ａとを具備している。ここで、グレーティング部２ａは、その断面が実質的に４レベル、５レベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図１は４レベルの場合を示している）である。そして、回折光学素子８ａは、その裏面（グレーティング部２ａが形成された面と反対側の面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３が入射した場合に、実質上０次の回折光６（０次の回折光とは透過光のことである）を出射する。また、回折光学素子８ａは、その裏面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光４が入射した場合に、実質上１次の回折光７を出射する。従って、本実施の形態の回折光学素子８ａは、第１の波長λ１の光３に対しては単なる透過素子として機能し、第２の波長λ２の光４に対しては光偏向素子として機能する。
【００２２】
尚、本実施の形態において、１次回折光とは、図１のグレーティング部２ａの溝の向きに対して図１の７で示した方向に出射する回折光のことである。すなわち、本実施の形態においては、グレーティング部２ａの階段形状を鋸歯形状（ブレーズ形状）で近似したときに屈折光がほぼ生じる方向に出射する回折光を、『１次回折光』と呼んでいる。ちなみに、Ｚ軸に関して１次回折光と対称な方向に出射する回折光は、『−１次回折光』と呼ばれる。尚、この定義は他の実施の形態にも適用されるものである。
【００２３】
第１の波長λ１、グレーティング部２ａの階段形状のレベル数ｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、グレーティング部２ａの屈折率ｎを用いて、グレーティング部２ａの溝の深さＬを、実質的に、Ｌ＝２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）に設定することにより、第１の波長λ１の光３の透過効率をほぼ最大に向上させることができる。例えば、４レベル（ｐ＝４）、λ１＝０．４０５μｍ、λ２＝０．６５８μｍ、ｎ＝１．５の場合、グレーティング部２ａの溝の深さＬの望ましい値は４．８６μｍとなる。
【００２４】
第１の波長λ１の光３の透過効率は、グレーティング部２ａの周期Λが小さくなると低下するが、グレーティング部２ａの周期Λが第１の波長λ１の２０倍以上のとき、当該透過効率は概ね７０〜９５％程度であった。また、第２の波長λ２の光４の１次回折効率は、グレーティング部２ａの周期Λが第２の波長λ２の２０倍以上のとき、概ね６５〜７５％程度となった。グレーティング部２ａの周期Λは、第２の波長λ２の光４に対応する１次の回折光７の回折角に応じて決めればよい。
【００２５】
また、５レベル（ｐ＝５）の回折光学素子８ａに関しては、例えば、λ１＝０．４０５μｍ、λ２＝０．６５８μｍ、ｎ＝１．５の場合、グレーティング部２ａの溝の深さＬの望ましい値は６．４８μｍとなる。このとき、第１の波長λ１の光３の透過効率は、グレーティング部２ａの溝の深さＬが大きい分、４レベル（ｐ＝４）の回折光学素子８ａに比べて、数％〜５％程度低下した。この場合の、第２の波長λ２の光４の１次回折効率も、４レベルの回折光学素子８ａに比べて、数％〜５％程度低下した。
【００２６】
さらに、６レベル（ｐ＝６）の回折光学素子８ａに関しては、例えば、λ１＝０．４０５μｍ、λ２＝０．６５８μｍ、ｎ＝１．５の場合、グレーティング部２ａの溝の深さＬの望ましい値は８．１μｍとなる。このとき、第１の波長λ１の光３の透過効率は、グレーティング部２ａの溝の深さＬがさらに大きい分、５レベル（ｐ＝５）の回折光学素子８ａに比べて、数％〜５％程度低下し、第２の波長λ２の光４の１次回折効率は、５０〜６０％程度と４レベル（ｐ＝４）や５レベル（ｐ＝５）の場合よりも低下した。
【００２７】
本実施の形態の回折光学素子８ａにおいては、基板１ａとしてガラス基板が用いられており、フォトリソグラフィとイオンエッチングを、レベル数ｐに応じて繰り返すことにより（４レベル（ｐ＝４）では２回、５レベル（ｐ＝５）と６レベル（ｐ＝６）では３回）、基板（ガラス基板）１ａにグレーティング部２ａが彫り込んで形成されている。基板１ａとグレーティング部２ａは、同じ材料を用いて一体形成されており、回折光学素子８ａは安定な構造となっている。また、グレーティング部２ａの上には、ＡＲコートが施されており、これにより回折光学素子８ａの表面での反射損が低減されている。
【００２８】
尚、本実施の形態においては、第１の波長λ１の光３及び第２の波長λ２の光４が回折光学素子８ａの裏面から入射するようにされているが、回折光学素子８ａの表面から入射するようにしてもよい。
【００２９】
また、次の第２の実施の形態において詳細に説明するが、本実施の形態における回折光学素子８ａにおいても、グレーティング部２ａの屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０次回折効率や１次回折効率）を向上させることができる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態における回折光学素子について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。
【００３１】
図２Ａは本発明の第２の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図２Ｂは図２ＡのＢ−Ｂ'断面図である。
【００３２】
図２に示すように、本実施の形態の回折光学素子８ｂは、基板１ｂと、基板１ｂ上に形成されたグレーティング部２ｂとを具備している。ここで、グレーティング部２ｂは、その断面が実質的に４レベル、５レベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図２は４レベルの場合を示している）である。そして、回折光学素子８ｂは、その裏面（グレーティング部２ｂが形成された面と反対側の面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３が入射した場合に、実質上０次の回折光６を出射する。また、回折光学素子８ｂは、その裏面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光４が入射した場合に、実質上１次の回折光７を出射する。本実施の形態の回折光学素子８ｂは、基板１ｂとグレーティング部２ｂとが異なる材料で構成されている点で、上記第１の実施の形態の回折光学素子８ａと異なる。
【００３３】
本実施の形態の回折光学素子８ｂにおいては、基板１ｂとして、例えば、ガラス基板や樹脂基板が用いられており、基板１ｂに薄膜を厚さＴだけ堆積し、フォトリソグラフィとイオンエッチングをレベル数ｐに応じて繰り返すことにより（４レベル（ｐ＝４）では２回、５レベル（ｐ＝５）と６レベル（ｐ＝６）では３回）、薄膜を最大Ｌだけ彫り込んで、グレーティング部２ｂが形成されている。この場合、基板１ｂとグレーティング部２ｂを同じ材料にする必要はないので、設計の自由度が高くなる。
【００３４】
また、薄膜の厚さＴをグレーティング部２ｂの溝の深さＬよりも大きくすることにより、エッチングする際の薄膜のエッチングレートを一定にして、グレーティング部２ｂの溝の深さＬの精度を向上させることができた。これは、基板１ｂの表面近くに堆積された薄膜は界面の影響で密度が異なっているが、薄膜の厚さＴを増していくと密度が一定になるためであると考えられる。
【００３５】
本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、第１の波長λ１、グレーティング部２ｂの階段形状のレベル数ｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、グレーティング部２ｂの屈折率ｎを用いて、グレーティング部２ｂの溝の深さＬを、実質的に、Ｌ＝２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）に設定することにより、第１の波長λ１の光３の透過効率をほぼ最大に向上させることができる。本発明者らは、グレーティング部２ｂの屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０次回折効率や１次回折効率）を向上させることができることを見出した。
【００３６】
図３に、本発明の第２の実施の形態の回折光学素子（４レベルの場合）における、第１の波長λ１の光に対する規格化周期Λ／λ１と０次回折効率との関係を示す。また、図４に、本発明の第２の実施の形態の回折光学素子（４レベルの場合）における、第２の波長λ２の光に対する規格化周期Λ／λ２と１次回折効率との関係を示す。図３と図４には、グレーティング部２ｂの屈折率ｎが１．５、２．０、２．２、２．５の４種類の場合について回折効率を示したが、グレーティング部２ｂの屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０次回折効率や１次回折効率）が向上することが分かる。また、図３、図４から、グレーティング部２ｂの屈折率ｎが大きい程、効率の向上が大きい傾向にあることも分かる。本実施の形態の回折光学素子８ｂにおいては、屈折率ｎが２以上のグレーティング部２ｂの材料として、酸化タンタルが用いられている。
【００３７】
また、Ｌ＝２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）の関係から分かるように、グレーティング部２ｂの屈折率ｎが大きくなると、グレーティング部２ｂの溝の深さＬの望ましい値が小さくなるため、作製プロセスの容易化（エッチング時間の短縮、精度の向上等）を図ることができる。
【００３８】
尚、本実施の形態の回折光学素子８ｂにおいては、グレーティング部２ｂの材料として、酸化タンタルが用いられているが、酸化タンタル以外に、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸化ニオブ又はガリウムリンを用いることもできる。また、グレーティング部２ｂの材料としては、酸化タンタル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸化ニオブ及びガリウムリンからなる群から選ばれる１つを主成分とするものを用いることもできる。この場合、副成分として、チタン、ニオブ、タンタル及びリチウムからなる群から選ばれる少なくとも１つを含むようにするのが望ましい。
【００３９】
また、屈折率ｎが２以上になると、グレーティング部２ｂにおけるフレネル反射が大きくなるが、本実施の形態の回折光学素子８ｂにおいては、グレーティング２ｂ上に、ＡＲコートを施すことにより、回折光学素子８ｂの表面での反射損が低減されている（図３、図４は、ＡＲコートを施した場合の効率を示している）。
【００４０】
また、ガラスや樹脂のような例えばｎ＝１．５の場合であっても、効率は多少落ちるが、図２のような回折光学素子８ｂを構成することは可能である。
【００４１】
また、本実施の形態においては、第１の波長λ１の光３及び第２の波長λ２の光４が回折光学素子８ｂの裏面から入射するようにされているが、回折光学素子８ｂの表面から入射するようにしてもよい。
【００４２】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態における回折光学素子について、図５を用いて詳細に説明する。図５Ａは本発明の第３の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図５Ｂは図５ＡのＣ−Ｃ'断面図である。
【００４３】
図５に示すように、本実施の形態の回折光学素子８ｃは、基板１ｃと、基板１ｃ上に形成されたグレーティング部２ｃとを具備している。ここで、グレーティング部２ｃは、その断面が実質的に４レベル、５レベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図５は５レベルの場合を示している）である。そして、回折光学素子８ｃは、その裏面（グレーティング部２ｃが形成された面と反対側の面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３が入射した場合に、実質上０次の回折光６を出射する。また、回折光学素子８ｃは、その裏面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光４が入射した場合に、実質上１次の回折光７を出射する。また、回折光学素子８ｃは、その裏面から０．７５μｍ≦λ３≦０．８５μｍを満たす第３の波長λ３の光５が入射した場合に、実質上０次の回折光１９を出射する。以上のように、本実施の形態の回折光学素子８ｃは、３波長対応であり、第１の波長λ１の光３と第３の波長λ３の光５に対しては単なる透過素子として機能し、第２の波長λ２の光４に対しては光偏向素子として機能する。
【００４４】
本実施の形態においても、上記第１及び第２の実施の形態と同様に、第１の波長λ１、グレーティング部２ｃの階段形状のレベル数ｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、グレーティング部２ｃの屈折率ｎを用いて、グレーティング部２ｃの溝の深さＬを、実質的に、Ｌ＝２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）に設定することにより、第１の波長λ１の光３の透過効率をほぼ最大に向上させることができる。例えば、５レベル（ｐ＝５）、λ１＝０．４０５μｍ、ｎ＝１．５の場合、グレーティング部２ｃの溝の深さＬの望ましい値は６．４８μｍとなる。
【００４５】
レベル数ｐが５のとき、第１の波長λ１の光３の透過効率は、グレーティング部２ｃの周期Λが小さくなると低下するが、グレーティング部２ｃの周期Λが第１の波長λ１の２０倍以上のとき、当該透過効率は概ね６８〜９３％程度であった。また、第２の波長λ２の光４の１次回折効率は、グレーティング部２ｃの周期Λが第２の波長λ２の２０倍以上のとき、概ね６３〜７３％程度となった。さらに、第３の波長λ３の光５の０次回折効率は、グレーティング部２ｃの周期Λが第３の波長λ３の２０倍以上のとき、概ね６８〜９３％程度となった。
【００４６】
尚、レベル数ｐが４の場合に最も光の利用効率が良いのは、上記第１の実施の形態の回折光学素子８ａの場合と同様である。また、グレーティング部２ｃの屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０次回折効率や１次回折効率）が向上することも上記第２の実施の形態の回折光学素子８ｂの場合と同様である。
【００４７】
また、本実施の形態においては、第１の波長λ１の光３、第２の波長λ２の光４及び第３の波長λ３の光５が回折光学素子８ｃの裏面から入射するようにされているが、回折光学素子８ｃの表面から入射するようにしてもよい。
【００４８】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態の回折光学素子について、図６を用いて、上記第２の実施の形態の回折光学素子８ｂと異なる点を中心に説明する。図６Ａは本発明の第４の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図６Ｂは図６ＡのＤ−Ｄ'断面図である。
【００４９】
図６に示すように、本実施の形態の回折光学素子８ｄは、基板１ｄと、基板１ｄ上に形成されたグレーティング部２ｄとを具備している。ここで、グレーティング部２ｄは、その断面が実質的に４レベル、５レベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図６は４レベルの場合を示している）である。そして、回折光学素子８ｄは、その表面（グレーティング部２ｄが形成された面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３が入射した場合に、実質上０次の回折光６を出射する。また、回折光学素子８ｄは、その表面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光４が入射した場合に、実質上１次の回折光７を出射する。
【００５０】
グレーティング部２ｄの周期を外周に行くに従って小さくすることにより、第２の波長λ２の光４に対しては、回折光学素子８ｄを凸型のレンズとして機能させることができる。従って、本実施の形態の回折光学素子８ｄは、第１の波長λ１の光３に対しては単なる透過素子として機能し、第２の波長λ２の光４に対しては凸型の回折型マイクロレンズとして機能する。
【００５１】
尚、レベル数ｐが４の場合に最も光の利用効率が良いのは、上記第１の実施の形態の回折光学素子８ａの場合と同様である。また、グレーティング部２ｄの屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０次回折効率や１次回折効率）が向上することも上記第２の実施の形態の回折光学素子８ｂの場合と同様である。
【００５２】
また、本実施の形態においても、上記第３の実施の形態と同様に、第１の波長λ１の光３と第２の波長λ２の光４に加えて、０．７５μｍ≦λ３≦０．８５μｍを満たす第３の波長λ３の光に対しては実質上０次の回折光を出射するようにして、３波長対応にすることも可能である。
【００５３】
また、本実施の形態においては、第１の波長λ１の光３及び第２の波長λ２の光４が回折光学素子８ｄの表面から入射するようにされているが、回折光学素子８ｄの裏面から入射するようにしてもよい。
【００５４】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態の回折光学素子について、図７を用いて、上記第４の実施の形態の回折光学素子８ｄと異なる点を中心に説明する。図７Ａは本発明の第５の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図７Ｂは図７ＡのＥ−Ｅ'断面図である。
【００５５】
図７に示すように、本実施の形態の回折光学素子８ｅは、基板１ｅと、基板１ｅ上に形成されたグレーティング部２ｅとを具備している。ここで、グレーティング部２ｅは、その断面が実質的に４レベル、５レベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図７は４レベルの場合を示している）である。そして、回折光学素子８ｅは、その表面（グレーティング部２ｅが形成された面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３が入射した場合に、実質上０次の回折光６を出射する。また、回折光学素子８ｅは、その表面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光４が入射した場合に、実質上１次の回折光７を出射する。
【００５６】
本実施の形態の回折光学素子８ｅにおいては、グレーティング部２ｅの溝の構造が、上記第４の実施の形態の回折光学素子８ｄと逆向きになっている。従って、本実施の形態の回折光学素子８ｅは、第１の波長λ１の光３に対しては単なる透過素子として機能し、第２の波長λ２の光４に対しては凹型の回折型マイクロレンズとして機能する。
【００５７】
尚、レベル数ｐが４の場合に最も光の利用効率が良いのは、上記第１の実施の形態の回折光学素子８ａの場合と同様である。また、グレーティング部２ｅの屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０次回折効率や１次回折効率）が向上することも上記第２の実施の形態の回折光学素子８ｂの場合と同様である。
【００５８】
また、本実施の形態においても、上記第３の実施の形態と同様に、第１の波長λ１の光３と第２の波長λ２の光４に加えて、０．７５μｍ≦λ３≦０．８５μｍを満たす第３の波長λ３の光に対しては実質上０次の回折光を出射するようにして、３波長対応にすることも可能である。
【００５９】
また、本実施の形態においては、第１の波長λ１の光３及び第２の波長λ２の光４が回折光学素子８ｅの表面から入射するようにされているが、回折光学素子８ｅの裏面から入射するようにしてもよい。
【００６０】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態の光学ヘッドについて、図８を用いて説明する。図８は本発明の第６の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【００６１】
本実施の形態の光学ヘッドは、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３を出射する第１の光源９ａと、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光４を出射する第２の光源９ｂと、第１の透明保護層を有する第１の情報記録媒体（光ディスク）１７ａもしくは上記第１の透明保護層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体（光ディスク）１７ｂに、第１の波長λ１の光１３（平行光）と第２の波長λ２の光１４（平行光）をそれぞれ集光する対物レンズ１６と、第１及び第２の情報記録媒体１７ａ、１７ｂからの光を検出する光検出器２０ａ〜２０ｄと、第１の波長λ１の光１３（平行光）と第２の波長λ２の光１４（平行光）の共通光路に配置された、上記第５の実施の形態の回折光学素子８ｅとを具備している。
【００６２】
回折光学素子８ｅは、その表面（グレーティング部２ｅが形成された面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光１３（平行光）が入射した場合には、実質上０次の回折光６を出射する。そして、この０次の回折光６は、対物レンズ１６によって第１の情報記録媒体１７ａに集光される。また、回折光学素子８ｅは、その表面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光１４（平行光）が入射した場合には、実質上１次の回折光７を出射する。そして、この１次の回折光７は、対物レンズ１６によって第２の情報記録媒体１７ｂに集光される。
【００６３】
回折光学素子８ｅは、第２の波長λ２の光１４（平行光）に対して対物レンズ１６が有する球面収差と、対物レンズ１６からの第２の波長λ２の光１４（平行光）に対応する出射光が第２の情報記録媒体１７ｂの上記第２の透明保護層を透過する際に生じる球面収差との和を補正するように設計されている。このような設計により、第２の波長λ２の光１４（平行光）を第２の情報記録媒体１７ｂに良好に集光させることができた。
【００６４】
尚、図８に示すように、回折光学素子８ｅは、その基板１ｅが対物レンズ１６に面するように配置されているが、グレーティング部２ｅが対物レンズ１６に面するように配置してもよい。このことは、後述する第７の実施の形態及び第９の実施の形態についても言えることである。
【００６５】
さらに、回折光学素子８ｅは、対物レンズ１６と情報記録媒体１７との間に配置してもよい。そして、この場合には、基板１ｅ上にグレーティング部２ｅを形成する代わりに、対物レンズ１６上に直接グレーティング部２ｅを設けてもよい。このように対物レンズ１６上に直接グレーティング部２ｅを設けることにより、構造の安定化を図ることができる。回折光学素子８ｅをこのような配置とした場合には、対物レンズ１６から出射し回折光学素子８ｅに入射する光が第１の波長λ１の光である場合には、回折光学素子８ｅは、実質上０次の回折光６を出射する。また、対物レンズ１６から出射し回折光学素子８ｅに入射する光が第２の波長λ２の光である場合には、回折光学素子８ｅは、実質上１次の回折光７を出射する。そして、回折光学素子８ｅから出射された０次の回折光６は第１の情報記録媒体１７ａに集光され、回折光学素子８ｅから出射された１次の回折光７は第２の情報記録媒体１７ｂに集光される。
【００６６】
本実施の形態の光学ヘッドにおいては、光源（９ａ、９ｂ）と光検出器とを集積したユニットが２つ（１０ａと１０ｂ）用いられている。そして、ビームスプリッタ１８を用いて、第１の波長λ１の光３と第２の波長λ２の光４の光軸が一致するようにされている。光軸が一致した両波長の光３、４は、コリメータレンズ１５によって平行光１３、１４となった後、回折光学素子によって構成されたフォーカス／トラック誤差信号検出素子１１（往路は０次回折光利用、復路は１次回折光利用）を通過し、立ち上げミラー１２によって光軸が９０°折り曲げられて回折光学素子８ｅに入射する。
【００６７】
第１の波長λ１は、例えば、０．４０５μｍであり、第２の波長λ２は、例えば、０．６５８μｍである。対物レンズ１６の開口数は、第１の波長λ１に対しては、例えば、０．８５であり、第２の波長λ２に対しては、例えば、０．６である。高密度光ディスクである第１の情報記録媒体１７ａにおける第１の透明保護層の厚みは、例えば、０．１ｍｍ（第１の情報記録媒体１７ａのトータルの厚みは１．２ｍｍ）であり、ＤＶＤである第２の情報記録媒体１７ｂにおける第２の透明保護層の厚みは、例えば、０．６ｍｍ（第２の情報記録媒体１７ｂのトータルの厚みは１．２ｍｍ）である。
【００６８】
本実施の形態の光学ヘッドにおいては、対物レンズ１６から第１の情報記録媒体１７ａまでのワーキングディスタンスＷＤ１よりも、対物レンズ１６から第２の情報記録媒体１７ｂまでのワーキングディスタンスＷＤ２の方が小さい。第２の波長λ２の光４に対して、回折光学素子８ｅは凹レンズとして機能し、第２の波長λ２の光４は、凹レンズ（回折光学素子８ｅ）と対物レンズ１６を順次透過して、第２の情報記録媒体１７ｂに集光する。このため、ＷＤ１＞ＷＤ２とすることにより、凹レンズのフォーカルパワーは少なくて済む（凹レンズの開口数ＮＡは小）。従って、回折光学素子８ｅのグレーティング部２ｅの周期Λが大きくなるため、図３と図４に示したように、光利用効率が大きくなり、回折光学素子８ｅの作製も容易になる。
【００６９】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態の光学ヘッドについて、図９を用いて、上記第６の実施の形態の光学ヘッドと異なる点を中心に説明する。図９は本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【００７０】
図９に示すように、本実施の形態において、対物レンズは、第１のレンズ１６ａと第２のレンズ１６ｂとからなり（２枚構成）、例えば、開口数ＮＡが０．８５の集光レンズを形成する。対物レンズの開口数ＮＡが０．６５以上になると、上記第６の実施の形態のような１枚構成よりも、本実施の形態のように対物レンズを２枚以上のレンズで構成する方が、レンズ間の調整は必要となるが、画角やチルト等の誤差に対して強くなる。
【００７１】
本実施の形態の光学ヘッドにおいては、対物レンズ１６ｂから第１の情報記録媒体１７ａまでのワーキングディスタンスＷＤ１よりも、対物レンズ１６ｂから第２の情報記録媒体１７ｂまでのワーキングディスタンスＷＤ２の方が大きい。対物レンズを２枚構成にすると、ＷＤ１が、例えば、０．１５ｍｍと小さくなりがちであるが、ＤＶＤである第２の情報記録媒体１７ｂに対して、例えば、ＷＤ２を０．３ｍｍにすることにより、反りのあるＤＶＤの対物レンズ１６ｂとの衝突を低減することができる。
【００７２】
［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施の形態の光学ヘッドについて、図１０を用いて、上記第７の実施の形態の光学ヘッドと異なる点を中心に説明する。図１０は本発明の第８の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【００７３】
本実施の形態の光学ヘッドは、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３を出射する第１の光源９ａと、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光４を出射する第２の光源９ｂと、第１の透明保護層を有する第１の情報記録媒体１７ａもしくは上記第１の透明保護層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体１７ｂに、第１の波長λ１の光１３（平行光）と第２の波長λ２の光１４（平行光）をそれぞれ集光する、第１のレンズ１６ａと第２のレンズ１６ｂとからな対物レンズと、第１及び第２の情報記録媒体１７ａ、１７ｂからの光を検出する光検出器（図示せず）と、第１のレンズ１６ａと第２のレンズ１６ｂとの間の光路中に配置された、上記第５の実施の形態に記載されたような形状の回折光学素子８ｆのグレーティング部２ｆとを具備している。
【００７４】
第１のレンズ１６ａから出射された第１の波長λ１の光１３が回折光学素子８ｆに入射すると、回折光学素子８ｆは、実質上０次の回折光６を出射する。そして、回折光学素子８ｆから出射された０次の回折光６は、第２のレンズ１６ｂによって第１の情報記録媒体１７ａに集光される。また、第１のレンズ１６ａから出射された第２の波長λ２の光１４が回折光学素子８ｆに入射すると、回折光学素子８ｆは、実質上１次の回折光７を出射する。そして、回折光学素子８ｆから出射された１次の回折光７は、第２のレンズ１６ｂによって第２の情報記録媒体１７ｂに集光される。
【００７５】
尚、本実施の形態においては、第１の波長λ１の光１３及び第２の波長λ２の光１４が回折光学素子８ｆの裏面から入射するようにされているが、回折光学素子８ｆの表面から入射するようにしてもよい。
【００７６】
また、本実施の形態においては、回折光学素子８ｆのグレーティング部２ｆが、第１のレンズ１６ａと第２のレンズ１６ｂのうち光源９に近い方の第１のレンズ１６ａの上に形成され、基板は省かれている。このような構成とすることにより、部品の数を減らすことができ、構造も安定化する。尚、回折光学素子８ｆのグレーティング部２ｆは、第１のレンズ１６ａの、立ち上げミラー１２に面する側の曲率の大きい面上に形成してもよいし、第２のレンズ１６ｂの、情報記録媒体１７に面する側の面上や、又は第２のレンズ１６ｂの、第１のレンズ１６ａに面する側の曲率の大きい面上に形成してもよい。
【００７７】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態の光学ヘッドについて、図１１を用いて、上記第６の実施の形態と異なる点を中心に説明する。図１１は本発明の第９の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【００７８】
本実施の形態の光学ヘッドは、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３を出射する第１の光源９ａと、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光４を出射する第２の光源９ｂと、第１の情報記録媒体１７ａもしくは第２の情報記録媒体１７ｂに、第１の波長λ１の光１３（平行光）と第２の波長λ２の光１４（平行光）をそれぞれ集光する対物レンズ１６と、第１及び第２の情報記録媒体１７ａ、１７ｂからの光を検出する光検出器（図示せず）と、光源９と対物レンズ１６との間の両波長の光の共通光路に配置された、上記第１の実施の形態の回折光学素子８ａとを具備している。
【００７９】
回折光学素子８ａは、その表面（グレーティング部２ａが形成された面）から第１の波長λ１の光３が入射した場合には、実質上０次の回折光１３を出射する。そして、この０次の回折光１３は、対物レンズ１６によって第１の情報記録媒体１７ａに集光される。また、回折光学素子８ａは、その表面から第２の波長λ２の光４が入射した場合には、実質上１次の回折光１４を出射する。そして、この１次の回折光１４は、第１の波長λ１の光１３と実質的に光軸を同じにされた後、対物レンズ１６によって第２の情報記録媒体１７ｂに集光される。
【００８０】
本実施の形態の光学ヘッドにおいては、第１の光源９ａと第２の光源９ｂが光源・光検出器ユニット１０に内蔵され、回折光学素子８ａを用いて、第１の波長λ１の光３と第２の波長λ２の光４の光軸を一致させるようにされている。このような構成とすることにより、部品の数を減らすことができ、構造も安定化する。
【００８１】
また、本実施の形態の光学ヘッドにおいては、さらに回折光学素子８ｅが対物レンズ１６と立ち上げミラー１２との間に配置されているが、この回折光学素子８ｅは必ずしも必須ではなく、別の手段であってもよい。
【００８２】
以上、第１〜第９の実施の形態において、回折光学素子及び光学ヘッドについて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、それぞれの実施の形態の回折光学素子や光学ヘッドの構成を組み合わせた回折光学素子や光学ヘッドも本発明に含まれ、同様の効果を奏することができる。
【００８３】
尚、上記実施の形態で用いた対物レンズとコリメータレンズは、便宜上名付けたものであり、一般にいうレンズと同じである。
【００８４】
また、上記第６〜第９の実施の形態においては、光ディスクを例に挙げて説明したが、同様の情報記録再生装置で厚みや記録密度など複数の仕様の異なる媒体を再生することができるように設計されたカード状、ドラム状、テープ状の製品に応用することも本発明の範囲に含まれる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、０．３５μｍ〜０．４５μｍの第１の波長λ１の光が入射した場合に実質的に０次の回折光を出射し、０．６μｍ〜０．７μｍの第２の波長λ２の光が入射した場合に実質的に１次の回折光を出射する複数波長対応の回折光学素子において、特に、第１の波長λ１の光の透過効率（０次回折効率）に優れた回折光学素子、並びに、その製造方法及びそれを用いた高密度光ディスクとＤＶＤの互換の光学ヘッドを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは本発明の第１の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ'断面図である。
【図２】図２Ａは本発明の第２の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図２Ｂは図２ＡのＢ−Ｂ'断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態の回折光学素子（４レベルの場合）における、第１の波長λ１の光に対する規格化周期Λ／λ１と０次回折効率との関係を示すグラフ
【図４】本発明の第２の実施の形態の回折光学素子（４レベルの場合）における、第２の波長λ２の光に対する規格化周期Λ／λ２と１次回折効率との関係を示すグラフ
【図５】図５Ａは本発明の第３の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図５Ｂは図５ＡのＣ−Ｃ'断面図
【図６】図６Ａは本発明の第４の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図６Ｂは図６ＡのＤ−Ｄ'断面図
【図７】図７Ａは本発明の第５の実施の形態における回折光学素子を示す平面図、図７Ｂは図７ＡのＥ−Ｅ'断面図
【図８】本発明の第６の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図９】本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図１０】本発明の第８の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図１１】本発明の第９の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【符号の説明】
１ａ〜１ｅ 基板
２ａ〜２ｆ グレーティング部
３ 第１の波長λ１の光
４ 第２の波長λ２の光
５ 第３の波長λ３の光
６ 第１の波長λ１の光の０次回折光
７ 第２の波長λ２の光の１次回折光
８ａ〜８ｆ 回折光学素子
９ａ、９ｂ 光源
１０ 光源・光検出器ユニット
１１ フォーカス／トラック誤差信号検出素子
１２ 立ち上げミラー
１３ 第１の波長λ１の光（平行光）
１４ 第２の波長λ２の光（平行光）
１５ コリメータレンズ
１６、１６ａ、１６ｂ 対物レンズ
１７ａ、１７ｂ 情報記録媒体
１８ ビームスプリッタ
１９ 第３の波長λ３の光の０次回折光

Claims (15)

1. 基板と、前記基板上に形成されたグレーティング部とを備えた回折光学素子であって、
   前記グレーティング部の断面は、実質的に４レベル、５レベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状であり、
   前記グレーティング部の階段形状のレベル数をｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前記グレーティング部の屈折率をｎとしたとき、前記グレーティング部の溝の深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）で表記され、
   ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光が入射した場合に実質上０次の回折光を出射し、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光が入射した場合に実質上１次の回折光を出射し、
   前記グレーティング部の周期Λが、前記第１の波長λ１の２０倍以上であることを特徴とする回折光学素子。
2. 前記グレーティング部の周期Λが、前記第２の波長λ２の２０倍以上である請求項１に記載の回折光学素子。
3. ０．７５μｍ≦λ３≦０．８５μｍを満たす第３の波長λ３の光が入射した場合には実質上０次の回折光を出射する請求項１に記載の回折光学素子。
4. 前記グレーティング部の屈折率が２以上である請求項１に記載の回折光学素子。
5. 前記グレーティング部の材料が、酸化タンタル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸化ニオブ及びガリウムリンからなる群から選ばれる１つあるいはそれを主成分とするものである請求項４に記載の回折光学素子。
6. 前記グレーティング部の材料が、酸化タンタル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸化ニオブ及びガリウムリンからなる群から選ばれる１つを主成分とするものであり、副成分として、チタン、ニオブ、タンタル及びリチウムからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む請求項４に記載の回折光学素子。
7. 前記グレーティング部の階段形状のレベル数をｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前記グレーティング部の屈折率をｎとしたとき、前記グレーティング部は、２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）よりも厚くなるように前記基板上に薄膜を堆積し、前記薄膜を加工して形成したものであり、前記グレーティング部の溝の深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）で表記される請求項１に記載の回折光学素子。
8. ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記光源と前記対物レンズとの間の前記両波長の光の共通光路中に配置された請求項１に記載の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、
   前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光は前記対物レンズによって前記第１の情報記録媒体に集光され、
   前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は前記対物レンズによって前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする光学ヘッド。
9. ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記両波長の光の共通光路中に配置された請求項１に記載の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、
   前記対物レンズから出射された前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光は前記第１の情報記録媒体に集光され、
   前記対物レンズから出射された前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする光学ヘッド。
10. ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する第１及び第２のレンズからなる対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間の光路中に配置された請求項１に記載の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、
    前記第１のレンズから出射された前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光は前記第２のレンズによって前記第１の情報記録媒体に集光され、
    前記第１のレンズから出射された前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は前記第２のレンズによって前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする光学ヘッド。
11. 前記回折光学素子は、第２の波長λ２の光に対して前記対物レンズが有する球面収差と、前記対物レンズからの前記第２の波長λ２の光に対応する出射光が前記第２の情報記録媒体の前記第２の透明保護層を透過する際に生じる球面収差との和を補正する請求項８〜１０のいずれかに記載の光学ヘッド。
12. 前記対物レンズから前記第１の情報記録媒体までのワーキングディスタンスよりも、前記対物レンズから前記第２の情報記録媒体までのワーキングディスタンスの方が小さい請求項８〜１０のいずれかに記載の光学ヘッド。
13. 前記対物レンズから前記第１の情報記録媒体までのワーキングディスタンスよりも、前記対物レンズから前記第２の情報記録媒体までのワーキングディスタンスの方が大きい請求項８〜１０のいずれかに記載の光学ヘッド。
14. ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射する第２の光源と、第１の情報記録媒体もしくは第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記光源と前記対物レンズとの間の前記両波長の光の共通光路中に配置された請求項１に記載の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、
    前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光は前記対物レンズによって前記第１の情報記録媒体に集光され、
    前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は、前記第１の波長λ１の光と実質的に光軸を同じにされた後、前記対物レンズによって前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする光学ヘッド。
15. 請求項１に記載の回折光学素子の製造方法であって、
    前記グレーティング部の階段形状のレベル数をｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前記グレーティング部の屈折率をｎとしたとき、２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）よりも厚くなるように前記基板上に薄膜を堆積し、前記グレーティング部の溝の深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）となるよう前記薄膜を加工して前記グレーティング部を形成することを特徴とする回折光学素子の製造方法。

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